专利名称：分子玻璃正性光刻胶及其图案化方法
技术领域：
本发明涉及通过曝光实现图案化所使用的正性光刻胶，包括采用极紫外(EUV)光束、KrF(248nm)或ArF(193nm)准分子激光器、可见或近红外激光器、X-射线、电子束、离子束等作为曝光光源的正性光刻胶及其图案化方法，可以应用在微电子技术领域。
背景技术：
光刻胶，又叫光致抗蚀剂，是一类光敏性物质，利用其曝光前后在显影液中的溶解性差异，可以得到预先设计的精细结构。利用光刻胶进行微纳结构的加工，是制造半导体器件如超大规模集成电路至关重要的一个环节。提高半导体器件集成度的主要手段，是缩小光刻胶图案的特征尺寸，而特征尺寸与光刻所使用光源的波长直接相关。光刻技术中，紫外光因为波长较短而成为曝光光源的首选，并且逐渐转向更短波长的深紫外光(248nm和193nm)。目前采用ArF(193nm)准分子激光器，已经实现32nm线条的光刻，并且光刻图案向着实现22nm特征尺寸发展。但是，信息技术不断追求更快的速度和更小的体积，这就要求更进一步减小光刻图案的特征尺寸。研发人员将研究转向具有更短波长光源的光刻技术中去，EUV光刻技术应运而生。EUV光是13.4nm波长的电磁辐射，利用其极短的波长有望实现22nm、甚至15nm特征尺寸图案的加工，因此在2010年国际半导体技术路线图中，EUV光刻技术被确定为下一代光刻技术。传统的光刻胶由感光高分子材料组成。由于高分子材料的分子量较大且具有多分散性所导致的分子尺寸不均一，以及高分子链可能发生的链缠结，都会对光刻图案造成不良影响，例如图案的分辨率难于进一步提高，图案的边界特征不清晰等。分子玻璃作为有机小分子化合物，具有无定形态、确定的分子结构、小而均一的分子尺寸，分子间没有链缠结等特点，因此将低分子量的分子玻璃用作光刻胶材料具有潜在的优势。
发明内容
针对上面提出的闻分子光刻胶存在的分子量较大且具有多分散性的问题，本发明的目的是提供一种基于分子玻璃化合物的光刻胶。根据本发明的一个方面，提供一种含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物，该衍生物具有通式I的结构:
权利要求
1.一种含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物，其特征在于，该衍生物具有通式I的结构:
2.如权利要求1所述的含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物，其特征在于，所述含酸敏感基团具有通式II的结构:
3.—种如权利要求1所述的含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 含氮六元杂环化合物与甲氧基芳基化合物反应生成甲氧基芳基取代含氮六元杂环化合物； 所述甲氧基芳基取代含氮六元杂环化合物脱去甲基生成羟基芳基取代含氮六元杂环化合物；以及 用酸敏感基团对羟基芳基取代含氮六元杂环的酚羟基进行保护得到含酸敏感基团的六元含氮杂环化合物。
4.一种如权利要求3所述的含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 具有通式III的含氮六元杂环溴代物与甲氧基苯硼酸反应生成甲氧基芳基取代含氮六元杂环化合物；
5.一种正性光刻胶组合物，包括: 至少一种如权利要求1所述的含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物， 至少一种光致产酸剂(PAG)，和 用于溶解所述含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物和所述光致产酸剂的溶剂。
6.如权利要求5所述的正性光刻胶组合物，其中所述酸敏感基团为通式II所述的结构:
7.如权利要求5所述的正性光刻胶组合物，其中所述的六元含氮杂环衍生物可以是一种含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物，也可以是不同的含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物的混合物。
8.如权利要求5所述的正性光刻胶组合物，其中所述含酸敏感基团的六元含氮杂环衍生物的量为:0.5 丨％至10wt%，优选2 丨％至5wt%，所述的光致产酸剂(PAG)的量为0.01wt%至1.5wt%,优选0.lwt%至0.5wt%,所述溶剂的量为88.5wt%至99.49wt%,优选94.5wt%至97.9wt%,以该光刻胶组合物总重计。
9.在基底上产生光刻胶图案的方法，其包含以下步骤: 将权利要求4所述的正性光刻胶组合物施加在基底上形成光刻胶薄膜； 使所述光刻胶薄膜曝光； 烘烤所述已曝光的光刻胶薄膜； 在显影液中进行显影，得到光刻胶图案结构。
10.如权利要求9中所述的方法，其中所述形成光刻胶薄膜的步骤进一步包括以30-180°C，优选50-120°C的温度烘烤所述光刻胶薄膜； 优选地，在所述显影步骤前，将所述光刻胶薄膜加热到30-180°C，优选50-120°C。
11.如权利要求9中所述的方法，其中所述的曝光步骤的曝光源选自EUV、KrF、ArF、可见和/或近红外激光、电子束、离子束或X-射线等光源。
12.如权利要求9中所述的方法，其中所述显影步骤的显影液是四甲基氢氧化铵、三甲基-2-羟乙基氢氧化铵、氢氧化钠或氢氧化钾等化合物的水溶液，优选0.26mol/L四甲基氢氧化铵水溶液 。
全文摘要
本发明涉及通过曝光实现图案化所使用的分子玻璃正性光刻胶组合物以及用于形成光刻胶图案的方法。本发明公开的正性光刻胶组合物包括(A)官能团保护的六元含氮杂环衍生物，其含有酸敏感的官能团保护的酚基；(B)光致产酸剂(Photoacid generator，PAG)；和(C)溶剂，其中，所述官能团保护的六元含氮杂环衍生物和光致产酸剂能够溶解在溶剂中。当所述分子玻璃正性光刻胶曝光时，光致产酸剂释放酸，这些酸与酸敏感的官能团反应形成酚基。这些含酚基的六元含氮杂环衍生物在显影液中加速溶解，从而形成特定的光刻胶图案。这种分子玻璃正性光刻胶组合物可以应用在微电子技术领域。
文档编号G03F7/00GK103145624SQ201210496999
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者段宣明, 金峰, 董贤子, 赵震声 申请人:中国科学院理化技术研究所